Własności azotku boru

Azotek boru to związek nieorganiczny, składający się z dwóch pierwiastków – boru i azotu. Związek ten znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, m.in. podczas cięcia i szlifowania stali.
Azotek boru charakteryzuje się doskonałym przewodnictwem cieplnym, dlatego też bardzo często jest stosowany jako izolator.

Azotek boru – odmiany

Należy wyróżnić trzy odmiany krystalograficzne azotku boru, cechą różnicująca poszczególne odmiany jest przede wszystkim struktura.

  • borek azotu o strukturze heksagonalnej, porównywalnej ze strukturą grafitu;
  • borek azotu o strukturze regularnej, analogicznej do struktury diamentu;
  • borek azotu o strukturze rombeodrycznej, czyli heksagonalnej ściśle upakowanej, porównywalnej ze strukturą grafitu;

Ważną kwestią jest długość wiązań, która w przypadku azotku boru wynosi 1,45A, stanowiąc wartość pośrednią pomiędzy wiązaniem pojedynczym (1,54 A) oraz podwójnym (1,36 A). Jest to wiązanie jonowo-kowalencyjne, odznaczające się regularnym, pionowym ułożeniem, a sąsiadujące ze sobą atomy boru i azotu ułożone są naprzemiennie.

Cechą azotku boru, podobnie jak grafitu, są znaczne odległości międzypłaszczyznowe pomiędzy atomem i sąsiednimi warstwami, dlatego też w obrębie przestrzeni nie występują zwykłe wiązania chemiczne, lecz oddziaływanie Van der Waalsa, czego efektem są dość częste zaburzenia w układzie poszczególnych warstw. Z tej też przyczyny strukturę tę nazwano rbostratyczną.
Ważną kwestią w zakresie własności borku azotu jest przewodnictwo cieplne, które w tym przypadku ma charakter fonowy, wykazuje defekty struktury oraz deharmonizację drgań wywołaną przez obce atomy, czego konsekwencją jest zmniejszenie przewodnictwa cieplnego na korzyść przewodnictwa polikrystalicznego, które znacznie wzrasta.

Jak wiadomo, grafit posiada w przestrzeniach międzywarstwowych niesparowane elektrony wiązania metalicznego. Właściwości tych wykazuje natomiast borek azotu, dzięki czemu może być bardzo dobrym izolatorem. Ze względu na skład chemiczny związek ten jest odporny na działanie większości substancji i związków chemicznych, także w bardzo wysokich temperaturach – nie reaguje nawet podczas kontaktu z wodorem i jodem.
Reakcje chemiczne można zauważyć podczas połączenia borku azotu z chlorem w bardzo wysokiej temperaturze. Ponadto związek ten utlenia się w atmosferze suchego tlenu lub dwutlenku węgla,  wyłącznie w wyniku bardzo wysokiej temperatury.

Wilgotne powietrze, gorąca woda lub rozcieńczone kwasy podczas kontaktu z borkiem azotu powodują hydrolizę, efektem czego jest wytworzenie się amoniaku i kwasu borowego, analogiczna sytuacja pojawia się w przypadku kontaktu z gorącymi zasadami.
Borek azotu w bardzo wysokich temperaturach wchodzi również w interakcje z węglem, tworząc węglik boru. Bardzo wysokie temperatury sprzyjają również reakcjom borku azotu z trudnotopliwymi metalami oraz ich węglikami – w wyniku reakcji powstają borki.
Borek azotu o strukturze diamentu często bywa wykorzystywany jako materiał ścierny, w perspektywie pojawia się możliwość wykorzystania tego materiały jako półprzewodnika, ponadto borek azotu może być wykorzystywany do obróbki żelaza.

Szczególną odmianą borku azotu jest borazon, który występuje w układzie regularnym. Cechą charakterystyczną borazonu jest bardzo duża twardość i odporność, dzięki czemu znajduje on zastosowanie w wielu dziedzinach.
Borazon po raz pierwszy uzyskano w 1957 roku, czyli ponad sto lat po odkryciu czystego związku chemicznego azotu i boru. Przez wiele lat borazon porównywano pod względem struktury i właściwości do szlachetnego diamentu, głównie ze względu na dużą twardość oraz początkowe metody otrzymywania tego związku – borazon był pierwotnie uzyskiwany za pomocą aparatury służącej do produkowania syntetycznych diamentów.
Okazało się jednak, że borazon w stosunku do diamentu jest zdecydowanie bardziej odporny chemicznie i termicznie, co automatycznie przełożyło się na jego wartość cenową.
Zaletą azotku boru o strukturze heksagonalnej jest również to, że może on spełniać funkcję doskonałego izolatora.